DE2515558A1 - Verfahren zum herstellen von linsen - Google Patents

Verfahren zum herstellen von linsen

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Description

PATENTANWALT ΌΛ BERLIN 33 9.4.1975
MANFRED MIEHE
Diplom-Chemiker Telegramme: INDUSPROP BERLIN
Telex: 0185443
US/02/2226 AO-2740
AMERICAN OPTICAL CORPORAT IO N Southbridge, Mass. 01550, USA
Verfahren zum Herstellen von Linsen
Es werden halbfertiggestellte und bestimmte fertiggestellte ophthalmische Linsen gewonnen, ohne daß ein Schleifen und Polieren der Oberflächen erfolgt. Es wird eine flache Vorform mit einer Dicke eines geeigneten Linsenglases, z.B. ophthalmisches Kronenglas und ein chemisch lösliches, schützendes Glas geringerer Dicke mit wenigstens einer Seite des Linsenglases verschmolzen, wodurch eine glatte, von Verunstaltungen freie Grenzfläche ausgebildet wird. Sodann erfolgt ein Zerschneiden und Pressen oder in Wärme Verformung auf die angestrebte Meniskusform der ophthalmisehen Linse. Die Linse wird daudurch fertiggestellt, daß das schützende Glas mit einem geeigneten Lösungsmittel entfennt wird, wodurch die darunter liegende glatte, von Verunstaltungen freie Oberfläche bzw. Oberflächen des Linsenglases für die ophthalmische Anwendung ohne eine weitere Verarbeitung freigelegt wird.
Die Erfindung betrifft das Herstellen ophthalmischer Linsen und weiterer Produkte, die Oberflächenbeschaffenheiten mit ophthalmischer Qualität erfordern und betrifft insbesondere halbfertiggestellte und bestimmte fertiggestellte ophthalmische Linsen.
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Bisher sind aus Glas gebildete ophthalmische Linsen dadurch hergestellt worden, daß die beiden gegenüberliegenden Flächen oder Oberflächen von Rohlingen geschliffen und poliert werden, da die Rohlinge hergestellt werden durch Pressen, Gießen, in der Wärme Verformen oder in anderer Weise überführen von Glasklumpen, Glasstangen oder Scheiben in Formen, die in etwa den abschließend angestrebten Formen des Endproduktes entsprechen.
In dem üblichen Fall des Herstellens einer ophthalmisehen Linse die einer ärztlichen Verschreibung (Rx) entspricht, wird eine halbfertiggestellte Linse oder Rohling, der auf einer seiner Seiten eine geschliffene und polierte optische Oberfläche aufweist weiter auf der gegenüberliegenden Seite so geschliffen und poliert, daß sich eine vorherbestimmte kugelförmige oder verwickelte Krümmung und Tiefe (Mittendicke) ergibt in Übereinstimmung mit den Verschreibungserfiordernissen der Rx-Linse.
Halbfertiggestellte Linsen werden normaferweise den Verteilern für ophthalmische Linsen mit einer großen Vielzahl unterschiedlicher Krümmungen auf deren fertiggestellten Obefflächen geliefert, wobei jede derselben bisher hergestellt wurde unter Durchführen kostspieliger und zeitraubender, mehrfacher Schleif-, Polier- und Säuberungsvorgänge, wobei verwickelte und kostspielige Vorrichtungen erforderlich waren.
Die Kostspieligkeit des Ausbildens geschliffener und polierter, halbfertiggestellter Linsen findet ihren Niederschlag in den derzeitig hohen Kosten für den Verbraucher fertiger ophthalmischer Linsen, und der zeitraubende Vorgang des Schleifens und Polierens stellt ein ernsthaftes Hindernis dafür dar, daß die Verteiler von Rx-Linsen einen entsprechenden Vorrat an halbfertiggestellten Linsen halten können.
Diese und hierzu verwandte Nachteile der hohen Kosten und langwierigen Herstellungsvorgänge wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in besonderer Weise die Vorgänge des Oberflächenschleifens und Polierens bei dem Herstellen von halbfertigen
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und bestimmten fertigen ophthalmischen Linsen in Fortfall kommen. Die nach dem Stand der Technik auftretenden Nachteile von Oberflächenverunstaltungen, wie sie arteigen bei der Verformung oder dem Heißpressen von frisch hergestelltem Glas auftreten, werden weiterhin erfindungsgemäß ausgeräumt.
Wenn auch in herkömmlicher Weise aus Stangenglas oder aus Stückenglas hergestellte Linsen eine gewisse Nutzanwendung finden können, z.B. als lichtdurchlässige Kondensotlinsen konnten dieselben jedoch bisher nicht in ophthalmischer Qualität hergestellt werden, und dieselbenwaren auch nicht geeignet für der Abbildung dienende Linsen (Objektivlinsen).
Zusätzlich zu der Anwendbarkeit des Erfindungsgegenstandes im Zusammenhang mit dem Herstellen halbfertiggestellter ophthalmischer Linsen kann das erfindungsgemäße Verfahren wenigstens in bestimmten Fällen im Zusammenhang mit dem Herstellen fertiggestellter ophthalmiseher Linsen angewandt werden, ohne daß Schleif- und/oder Poliervorgänge erforderlich sind.
Der hier in Anwendung kommende Ausdruck "fertiggestellt", wie er bezüglich Linsen oder anderer Produkte benutzt wird, soll sich auf Produkte beziehen, die gegenüberliegend zueinander angeordnete Oberflächen mit ophthalmischer Qualität (Glätte) aufweisen, unabhängig davon, ob derartige Produkte mittels eines Schneidens, Schleifens, Stanzens oder in anderer Weise Kantenbehandlung in deren abschließende Umfangskonfigurationen gebracht werden. Weiterhin ist der hier in Anwendung kommende Ausdruck "andere Produkte" so zu verstehen, daß hierin Gegenstände, die nicht ophthalmische Linsen, Spiegel, Prismen und dgl. sowie gepreßte Gegenstände, wie Behälter, Vorderflächen für Elektronenabbildungsröhren und ähnliche Glasgegenstände, sind, bei denen eine oder mehrere Oberflächen mit sehr guter Beschaffenheit erforderlich sind.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst eine Vor.form der herzustellenden Linse oder des Glas gegenstandes ausgebildet wird, wobei die Vorform eine Dicke des Hauptglases des Gegenstandes und eine geringere Dicke eines
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chemisch löslichen schützenden Glases aufweist, das mit wenigstens einer Seite des Hauptglases unter Ausbilden einer glatten und von Verunstaltung freien Grenzfläche geschmolzen ist. Die Vorform wird sodann auf die spezielle angestrebte Form des Endproduktes gestanzt oder in anderer Weise geschnitten und gepreßt oder in der Wärme verformt, und das schützende Glas wird mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt, wodurch die darunter liegende glatte und von Verunstaltungen freie Oberfläche bzw. Oberflächen freigelegt werden.
Speziell bei dem Herstellen ophthalmischer Linsen wird der verschmolzene Schichtkörper aus dem Hauptglas und dem löslichen schützenden Glas auf die angestrebte Meniskusform der ophthalmischen Linse gepreßt oder in der Wärme verformt, und das Entfernen des schützenden Glases vermittels Auflösen,(Ätzen) führt dazu, daß die Linse sofort für die ophthalmische Verwendung geeignet ist, ohne daß es einer weiteren Bearbeitung der Oberflächen derselben bedarf.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden dargestellt und wird näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung im Querschnitt einer halbfertiggestellten ophthalmischen Linse als Beispiel einer Art, die erfindungsgemäß hergestellt werden kann;
Fig. 2 eine Darstellung im Querschnitt einer fertiggestellten ophthalmischen Linse, die aus der halbfertiggestellten Linse nach der Figur 1 hergestellt werden kann;
Fig. 3 eine diagrammförmige Erläuterung im Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Durchführen der ersten Arbeitsphase;
Fig. 4 eine diagrammförmige Darstellung, im wesentlichen im Querschnitt einer Vorrichtung, wie sie zur Durchführung der sich anschließenden Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist;
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Fig. 5 eine Darstellung im Querschnitt einer Linse, wie sie vermittels der Verfahrensschritte erhaten wird, wie sie diagrammförmig in den Figuren 3 und 4 wiedergegeben sind;
Fig. 6 eine diagrammförmige Darstellung einer Arbeitsweise für das Durchführen eines weiteren Arbeitsschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens, wodurch Linsen der in der Figur 5 erläuterten Art hergestellt werden können;
Fig. 7, 8 und 9 diagrammförmige Darstellungen von Vorrichtungen bzw. Arbeitsweisen, wobei sich jeweils um eine Abwandlung des Erfindungsgegenstandes handelt;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht allgemein längs der Linie 10-10 in Blickrichtung der Pfeile;
Fig. 11 eine Querschnittsansicht einer Art einer Vorform, die nach der Abwandlung des Erfindungsgegenstandes gemäß den Figuren 9 und 10 hergestellt werden kann;
Fig. 12 eine diagrammförmige Darstellung eines Arbeitsganges, der an der Vorform der Art nch der Figur 11 zur Durchführung kommen kann im Zusammenhang mit dem Herstellen einer Linse aus derselben;
Fig. 13 eine Darstellung im Querschnitt einer teilweise fertiggestellten Linse, wie sie anhand der Arbeitsschritte der erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform nach den Figuren 9 bis 12 erhalten wird und aus der ein fertiggestellter oder halbfertiggestellter ophthalmischer Linsenrohling gewonnen werden kann.
Die Erläuterung des Erfindungsgegenstandes erfolgt insbesondere im Hinblick auf Ausführungsformen, die sich mit dem Herstellen von halbfertiggestellten und fertiggestellten ophthalmisehen Linsen befassen, z.B. Arten, wie sie in den Figuren 1 bzw. 2 wiedergegeben sind. Diese erfindungsgemäßen Ausführungsformen können jedoch die verschiedensten Abwandlungen erfahren und angepaßt werden an bestimmte Erfordernisse, die das Herstellen anderer Produkte, bei denen eine oder mehrere Oberflächen hoher Güte erforderlich sind.
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Insbesondere unter Bezugnahme auf die Figur 1 ist dort eine halbfertiggestellte Linse 10 gezeigt, und diese Linsenart weist eine Oberflächenbeschaffenheit mit ophthalmischer Qualität oder Güte auf lediglich einer ihrer Seiten auf, d.h. entweder die konvexe oder konkave Seite. Diese Linsenart wird von den Verteilern für Verschreibungslinsen benutzt, die die gegenüberliegende Seite der halbfertiggestellten Linse 10 auf eine Tiefe und Radien einer kugelförmigen oder verwickelten Krümmung schleifen und polieren, die in Kombination mit der Krümmung der zuvor fertiggestellten Oberfläche dann die Rx-Linse bildet. Es sei die konvexe Oberfläche 12 hier als die fertiggestellte Oberfläche der halbfertigen Linse 10, siehe die Figur 1, betrachtet, und der Optiker kann dietonkave Oberfläche 14 derselben auf eine Tiefe und Krümmung §chleifen und Polieren,durch die gestrichelte Linie 16wiedergegeben, wodurch es zur Ausbildung einer fertiggestellten ophthalmisehen Linse 10', siehe Figur 2, kommt. Die Linse 10' weist die gleiche fertiggestellte Oberfläche der Linse 10 und dazu die neu ausgebildete, geschliffene und polierte Oberfläche 16' auf.
Die fertiggestellte Linse 10l kann safenn an deren Umfang geschnitten und/oder geschliffen werden (Kantenbehandlung) unter Ausbilden einer geeigneten Konfiguration, die dem Befestigungsband eines Brillengestells entspricht, in dem die fertige Linse in der üblichen Weise für die Benutzung durch den Patienten angeordnet wird. Die Arbeitsgänge der Behandlung der Umfangskanten und der Anordnung der ophthalmisehen Linsen in dem Brillengestell stellen keinen Teil des Erfindungsgegenstandes dar und werden somit hier nicht weiter erläutert.
Die hier in Anwendung kommenden Ausdrücke "ophthalmisehe Beschaffenheit" und "pphthalmische Qualität" im Zusammenhang mit der Art der erfindungsgemäß ausgebildeten Linsenoberflächen sind so zu verstehen, daß hierdurch eine ungewöhnliche Glätte gemeint ist, d.h. daft Ausmaß der Glätte, wie es auf dem einschlägigen Gebiet als erforderlich erachtet wird, um eine optimale optische Scharfsichtigkeit im Zusammenhang mit den menschlichen Augen zu bedingen. Wenn auch derartige Oberflächen
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üblicherweise auf deren Ausmaß an Glätte durch optischen oder anderen Vergleich einer zu testenden Oberfläche mit einem vorgewählten Standard getestet oder inspiziert werden, sollen die oben angegebenen Ausdrücke "ophthalmische Beschaffenheit2 oder "ophthalmische Qualität" sich auf die Oberflächenbeschaffenheit oder Glätte beziehen, die den derzeitigen Standardwerten entsprechen oder besser sind, wie man sie von qualitativ hochwertigen ophthalmisehen Linsen erwartet. Diese Oberflächen sollen eine hellglänzende Beschaffenheit besitzen und praktisch vollständig, wenn nicht gar ganz, frei von Grübchen, Flecken, Kratzern, einer Vielzahl an kleinen Vertiefungen (Apfelsinenschalenfehler) oder anderen Diskontinuitäten oder Welligkeiten sein. Eine erfindungsgemäße Art zum Herstellen der halbfertigen Linsen der in der Figur 1 gezeigten Art ist in den Figuren 3, und 6 wiedergegeben. Insbesondere die Figur 3 erläutert ein System zum Herstellen einer grundlegenden Glasstruktur oder Vorform 18, aus der halbfertiggestellte Linsen, z.B. der in der Figur 1 gezeigten Art, ausgebildet werden können.
Das System nach der Figur 3 weist einen Tank 20 auf, der eine Menge 22 an geschmolzenem Glas, z.B. ophthalmisches Kronenglas enthält, ausgehend von dem in erfindungsgemäßer Weise die halbfertigen Linsen zur Ausbildung kommen.
Der Tank 20 kann die Endkammer eines kontinuierlich arbeitenden Glasofens sein, wobei die Glasmenge 22 bei oder über einer vorherbestimmten Höhe 24 über der Auslaßöffnung 26 gehalten wird. Die Öffnung 26 weist eine Höhe h auf, die die Entfernung zwischen den Pfeilen 27 in der Figur 3 ist. Dieselbe ist angenähert gleich der Dicke des angestrebten Glases 22 in der Vorform 18 un,d besitzt eine Breite, die vorzugsweise geringfügig größer als die Breite oder diametrale Abmessung ist, die man in den daraus herzustellenden halbiertiggestellten Linsen anstrebt. Die Breite der Öffnung 26 kann wahlweise gleich sein oder sich auf das Doppelte oder weiteres Vielfache der angenäherten diametralen Abmessungen der hieraus herzustellenden halbfertigen Linsen belaufen.
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Das Glas 22 der Vorform 18 wird nach Verlassen der öffnung 26 auf eine Matte 28 aus geschmolzenem Metall, z.B. Zinn, geführt und darauf schwimmend gehalten und gleichzeitig mit einer relativ dünnen Abdeckung eines äuslaugbaren, d.h. chemisch löslichen Glases 30 versahen. Das letztere Glas wird im geschmolzenen Zustand aus einen getrennten geeigneten Tank 32 zugeführt, der eine rechtwinklige öffnung 34 so angeordnet aufweist und eine derartige eingeregelte Größe und Form besitzt, daß das Glas 30 praktisch die gesamte Breite des Glases 22 abdeckt. Der Tank 32 kann ähnlichen Aufbau und Arbeitsweise wie der Tank 20 besitzen, oder derselbe kann in anderer herkömmlicher Weise aufgebaut und angeordnet sein zwecks Ausbilden der Abdeckung aus dem geschmolzenen Glas 30.
Zusätzlich zu dessen chemischer Lösbarkeit wird das Glas 30 so ausgebildet, daß dasselbe bezüglich seines Ausdehnungskoeffizienten und Erweichungstemperatur mit dem Glas 22 verträglich ist, so daß die Gläser 22 und 30 sich glatt an ihrer Grenzfläche verschmelzen unter Ausbilden einer Vorform 18.
Die Vorform 18 wird schwimmend oder schwebend über eine erhebliche Entfernung, vorzugsweise einige Meter, über die Matte 28 aus geschmolzenem Zinn und sodann über und durch Trag- und Ziehwalzen 34 geführt. Dieses Schwebenlassen der Vorform 18 führt dazu, daß die Grenzfläche 36 zwischen den Gläsern 22 und 30 in präziser Weise flachgemacht und glatt gemacht wird.
Ein derartiges Flachmachen und Glätten der Vorform 18 kann dadurch erleichtert werden, daß die Drehgeschwindigkeit der Walzen 34 relativ zu der Fließgeschwindigkeit des Glases aus dem Tank 20 und 32 in einem derartigen Ausmaß eingestellt wird, daß auf die Vorform 18 kontinuierlich eine geringfügige Zug- und Reckkraft ausgeübt wird. In dieser Weise wird die Grenzfläche 36 in einem Ausmaß glatt gemacht, wie es der ophthalmischen Beschaffenheit entspricht.
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Einzelheiten bezüglich der Herstellungsweisen für "schwimmendes" oder "schwebendes" Glas unter Ausbilden glatter, flacher Glasgegenstände finden sich in den US-Patentschriften 3 220 816, 3 356 478 und 3 413 107 als einschlägige Beispiele.
Nach dem Vorbeitreten über und durch die Walzen 34 setzt die Vorform 18 ihre Bewegung in Richtung der Pfeile 37 und 37", siehe Figuren 3 bzw. 4, fort in Richtung auf eine Staion zur Linsenausbildung, die in allgemeiner Weise in der Figur 4 durch den Pfeil 38 wiedergegeben ist. An dieser Stelle werden die Linsenrohlinge 40 aus der Vorform 18 geschnitten, z.B. vermittels Bohren oder Anwenden eines Stanzwerkzeuges 42. In dem Fall des Bohrens oder in ähnlicher Weise Abschneiden der Rohlinge von der Vorform 18 wird die Vorform vorzugsweise soweit abgekühlt, daß dieselbe relativ starr ist, während deren Bewegung zwischen den Walzen 34 und der Station 38. In dem letzteren Fall eines Stanzens mit einem Werkzeug 42 kann die Vorform in einem relativ weichen Zustand wenigstens bis zum Erreichen der Station 38 gehalten werden, oder es erfolgt ein Erhitzen bis zu einem geeigneten Erweichen an oder benachbart zu efer Station 38.
Nach dem Herausschneiden aus der Vorform 18 werden die Rohlinge 40 einer Verformungsstation zugeführt, die in der Figur 4 allgemein durch den Pfeil 42 wiedergegeben wird, zwecks Verformen in eine angestrebte Konfiguration, die üblicherweise ein Meniskus ist. Während dieser Phase des Systems werden die herausgebohrten oder herausgestanzten Rohlinge, die auf die Transportvorrichtung 44 fallen einer Stelle oder Station 42 für die überführung in eine Form zugeführt, wo dieselben individuell in Formen 46abgelegt werden, die aus Gußeisen, Hochtemperaturstahl oder nicht metallischem keramischem oder Siliziumkarbidfeuerfeststoffen oder dgl. bestehen.
Die Transportvorrichtung 48 bewegt die beschickten Formen 46 zu der Station 42, wo die Rohlinge 40 die gekrümmte Form der Formoberfläche der inneren Oberfläche 50 der Form annehmen. Dieses Verformen der Rohlinge 40 kann dadurch bewerkstelligt
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werden, daß auf dieselben an der Station 42 mit einer ausreichenden Intensität Wärme beaufschlagt wird dergestalt, daß sich die Rohlinge gegen die Oberfläche 50 verformen. Wahlweise kann ein Stempel 52 mit einer Oberfläche 54, deren Krümmung der angestrebten Krümmung der Rohlinge 40 entspricht, gegen die Rohlinge gedrückt werden, wodurch sich die entsprechende Verformung derselben ergibt. Gegebenenfalls kann der Stempel 52 vorerhitzt sein.
Anhandder obigen Beschreibung ergibt sich,daß während des gesamten Vorgangs des Flachmachens des Glases 22 der Vorform 18, siehe Figur 3, des Ausbildens der Rohlinge 40 und der Verformung derselben, siehe die Figur A1 die Oberfläche des Glases 22 an der Grenzfläche 36 vollständig durch das Glas 30 geschützt wird und somit freigehalten wird von Fehlstellen, wie Kratzern, einer Vielzahl an Vertiefungen (Orangenschalen) und insbesondere Einschlüssen oder dgl., die üblicherweise zu Einkerbungen und ähnlichen Verunstaltungen führen. Das Auftreten von Staub und/oder anderem teilchenförmigem Material, Kratzern, Erhebungen und anderen Verunstaltungen auf der Formoberflache 54 des Stempels 52 wird üblicherweise zur Ausbildung entsprechend geformter Vertiefungen, Erhöhungen und Ausnehmungen in den Oberflächen der Linsenrohlinge führen, die ohne das schützende Glas 30 gebildet sind. Bei Vorliegen des schützenden Glases 30 jedoch können diese Oberflächen-Fehler daran gehindert werden, die Grenzflächen 26 zu erreichen, wodurch die Oberfläche 56 des Rohlings 40 gegen Verunstaltungen geschützt wird.
Die Fertigstellung der halbfertigen Linsen wird dadurch erreicht, daß das schützende Glas 30 von den durch Verformung in der Wärme oder durch Pressen ausgebildeten Linsenrohlingen 40 entfernt wird, wodurch die Obrflache 56 jedes Rohlings freigelegt wird. Dies führt in jedem Fall zu einer halbfertigen Linse der in der Figur 1 gezeigten Art, wobei die freiliegende Oberfläche 56 eines Rohlings 40 die fertige Oberfläche 12 der halbfertigen Linse darstellt.
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Das Entfernen des schützenden Glases 30 kann dadurch bewerkstelligt werden, daß die Rohlinge 40 in eine geeignete chemische Auslaugelösung 58, siehe die Figur 6, wie Salzsäure eingetaucht werden.
Einchemisch lösliches Glas 30, das einen verträglichen Ausdehnungskoeffizienten und Erweichungstemperatur besitzt, um für das Anwenden im Zusammenhang mit einem herkömmlichen ophthalmischen Kronglas 22 bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Vorform geeignet zu sein, ist ein Lanthinumborsilikatglas der folgenden Zusammensetzung:
■ angenähert Gew.%
SiO2 12,7
B2O3 17,2
BaO 46,0
Al2O3 2,0
La3O3 12,0
ThO2 9,6
As3O3 0,5
Weitere erfindungsgemäß geeignete, chemisch lösliche (auslaugbare) Gläser sind in den üS-PSen 3 004 368 und 3 624 816 angegeben.
Die für das Entfernen des schützenden Glases 30 angewandte Auslauglösung 58, siehe die Figur 6, kann eine Lösung mit 5 bis 10 Volumenprozent Salzsäure sein, die vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 65 C gehalten wird. Es können natürlich auch gegebenenfalls höhere oder niedrigere Lösungstemperaturen und/oder Säurekonzentrationen angewandt werden.
Die Figur 7 gibt bezüglich der Figur 3 ein abgewandeltes System wieder. Bei der Ausfuhrungsform nach der Figur 7 wird das schützende Glas 30 auf das fließende Glasband 22, ausgehend von einem Vorratsbehälter 60 mit einer Fritte 30' abgegeben. Während das Glas 22 über die Matte 28 des geschmolzenen Mfetalls gezogen wird, gibt die Fritte 30' auf die Oberfläche des Glases 22 das Glas von der vorderen Kante 62 der öffnung 64 des Vorratsbehälters 60 ab. Die relativ dünne Schicht der Britte 30', die auf
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das Glas 22 abgegeben wird, wird praktisch sofort geschmolzen und zerschmilzt in dem Glas 22, wodurch die oben angegebene Grenzfläche 36 zur Ausbildung kommt. Die in dieser Weise gebildete Vorform 18a, siehe die Figur 7, wird sodann unter Ausbilden halb fertiger Linsen weiterverarbeitet, wie dies diagrainmförmig in den Figuren 4 und 6 erläutert ist.
Eine weitere Arbeitsweise zum Aufbringen eines chemisch löslichen schützenden Glases 30' auf eine oder beide gegenüberliegenden Seiten des Glases 22 ist in der Figur 8 wiedergegeben. In diesem Fall wird der Fluß des Glases 22 aus dessen Vorratstank 20 oder 20' in eine Glasverdampfungskammer 66 gerichtet. Die GlasverdaraDfungskanir.er δΰ kann auch nur eine der Abteilungen 6 8 und in denjenigen Fällen aufweisen, wo lediglich eine entsprechende Seite des Glases 22 mit dem Glas 30' überzogen werden soll. Bezüglich der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach der Figur werden jedoch beide Seiten des Glases 22 mit dem schützenden 30' überzogen.
Es versteht sich , daß die Kammern 68 und 70 Systeme, nicht gezeigt, für das Erzeugen und Aufbringen von verdampftem Glas oder Plasma auf das Hauptglas 22 enthalten. Zu derartigen Systemen können Ionenstrahl-Sprühvorrichtungen und/oder elektronische VerdampfungsVorrichtungen gehören. Die ersteren können ein Ionenstrahlen aussendendes Strahlsystem aufweisen, das auf eine Quelle des Überzugsmaterials, hierbei handelt es sich um einen Vorrat an Glas 30 gerichtet ist, wobei das Glas mit einer hohen kinetischen Energie bombardiert wird, wodurch Glasplasma gegen die freiliegende Oberfläche oder Oberflächen des Glases 22 gebracht wird. Die Kammern 68 und 70 sind bezüglich Luft und anderer Gase evakuiert, z.B. auf einen Druck unter 10 Torr. In dem letzteren Fall der Elektronenstrahlverdampfung wird ein Elektronenstrahl-Strahlsystem so gerichtet, daß eine gleiche oder ähnliche Quelle des überzugsmaterials bombardiert wird unter Abgabe eines Glasplasmas mit niedriger
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kinetischer Energie, wobei das Plasma gegen das Glas 22 geführt wird. Ein geeignetes Teilvakuum kann in den Abteilungen 6 8 und 70 der Kammer 66 aufrechterhalten werden, wobei Stopfbuchsendichtungen 72 an jedem Ende derselben vorliegen. Diene Stopfbuchsendichtungen können entweder mechanischer oder fließender Art sein und ermöglichen eine kontinuierliche Bewegung des Glases 22 in Richtung der Pfeile 67.
Eine weitere abgewandelte erfindungsgerallße Form ist in den Figuren 9 bis 12 wiedergegeben, v/o eine Glasvorform I8c, siehe die Figur 9, ähnlich den Vorformen 18, ]3a und 18b, siwhe die weiteren Erläuterungen oben, hergestellt v/erden kann unter Anwenden eines Ziehens, Verschmelzens und Walzens. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform wird ein Stab oder Scheibe aus dem Glas der Art, die schließlich in der fertigen herzustellenden Linse vorliegt, z.B. ophthalmisches Kronglas, überzogen mit einem Rohr, Hülse oder kontinuierlichen Abschnitten eines geeigneten chemisch löslichen Glases 76. Diese Art der Anordnung kann hergestellt werden ausgehend von gegossenen oder ansonsten vorgebildeten starren Bestandteilen oder es kann ein Auspressen von geschmolzenen Gläsern überzogen mit einer Glaskomponente als Umkleidung der allgemeinen Art erfolgen, wie es z.B. in der üS-PS 2 992 517 beschrieben ist.
Unter Berücksichtigung, daß die Komponenten 74 und 76 der Anordnung 78, siehe Figur 9, eine Stange bzw. Rohr sind, wird bei dieser Ausführungsform die Anordnung 78 allämählich durch ein geeignetes Erhitzungselement 80 abgesenkt, wodurch die Anordnung 78 allgemein über deren Länge zonenerhitzt wird auf eine derartige Temperatur, daß sich ein Verschmelzen der Komponenten 74 und 76 ergibt und die Anordnung 78 gezogen werden kann. Bei fort schreitender der Anordnung 78 langsam längsseitig durch die Erhitzungszone 82 und Ziehen unter Anwenden der Walzen 84 wird die geschmolzene Einheit an dem Abschnitt 85 verjüngt und auf die angestrebte abschließende Dicfee und Breite der Vorform 18c gewalzt.
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Wie anhand der Figur 10 gezeigt, besteht die Vorform 18c aus einer mittleren Dicke des Linsenglases 22 und einem äußeren schützenden überzug oder Schicht des entfernbaren Glases 30, das aus dem Glasrohr 76 gebildet ist. Die Vorform 18c wird gegebenenfalls nach Austritt aus den Walzen 84 waagerecht über eine Matte geschmolzenen Metalls schwimmend oder schwebend geführt, wie der Matte -28, siehe die Figur 3, um so die Glätte und Flachheit der Grenzfläche 36, siehe die Figur 10, zu verbessern. Mit Ausnahme der Tatsache, daß die Schicht 30 des entfernbaren Glases vollständig die gegenüberliegenden Seiten und Kanten der Vorform 18c umgibt, ist diese Struktur der Vorform in dem Ausmaß, als dieselbe ein Hauptglas 22 und auf einer Seite einen überzug aufweist, praktisch identisch mit der Vorform 18 oder der Vorform I8a, siehe die Figuren 1 und 7.
Im Zusammenhang mit dem Herstellen von entweder halbfertigen oder fertigen Linsen ausgehend von der Vorform 18c nach den Figuren 9 und 10 wird ein flacher Rohling 40a, siehe die Figur 11, aus der Vorform 18c vermittels Bohren, Stanzen oder in anderer Weise vorzugsweise dergestalt entfernt, wie dies weiter oben bezüglich der Rohlinge 40 nach den Figuren 4 bis 6 beschrieben ist.
Ein in dieser Weise-von der Vorform 18c entfernter Rohling 40a, der eine schützende Schicht 30 aufweist, wird sodann in eine Form 86, siehe die Figur 12, eingeführt und soweit erwärmt, daß sich derselbe unter seinem eigenen Gewicht gegen die Oberfläche 88 der Form 86 verformt und die Form der Oberfläche 88 annimmt. Der Rohling 40a kann wahlweise auf die in der Figur 12 gezeigte Form vermittels des Stempels 90 gepreßt werden, der eine Verformungsoberfläche 92 aufweist.
Der Stempel 90 und die Form 86 können ausreichend erhitzt werden, um den Rohling 40a zu erweichen und/oder den Rohling in einem v/eichen Zustand zu halten, so daß die genannte Verformung ermöglicht wird.
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Der Rohling 40a ist entweder durch Eigenverformung in der Wärme und/oder Pressen auf die gewünschte Meniskuskonfiguration gebracht worden und somit fertigt als eine halbfertige oder fertige Linse.
Bezüglich der Fertigstellung des Rohlings 40a für die Anwendung als eine halbfertige Linse, z.B. ähnlich der Linse 10 nach der Figur 1, wird der Rohling 40a in eine Auslaugelösung ausreichend lange eingetaucht unter Entfernen der schützenden Gläser 30 von demselben. Dieser Auslaugvorgang kann in ähnlicher Weise, wie in der Figur 6 gezeigt und weiter oben im Zusammenhang mit den Rohlingen 40 beschrieben, zur Durchführung kommen. In dem vorliegenden Fall führt das Auslaugen zu einem gleichzeitigen Entfernen der zwei Schichten des schützenden Glases 30.
Sollte es sich als zweckmäßig erweisen, den Rohling 40a, siehe die Figur 13 abschließend als eine fertige Linse, so wie die Linse 10' nach der Figur 2, anzuwenden, werden die Krümmungen sowohl der konvexen als auch der konkaven Seiten auf die vorherbestimmten kugelförmigen oder verwickelten Krümmungen gebracht in Übereinstimmung mit den Oberflächenkrümmungen, wie sie in der fertigen Linse angestrebt werden. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß die Form 86 und der Stempel 90 mit entsprechenden Oberflächenkrümmungen 88 bzw. 92 versehen werden, die in ihren konvexen und konkaven Formen den angestrebten Krümmungen an den entsprechenden konkaven und konvexen Seiten 16' bzw. 12' der aus dem Rohling 40a ausgebildeten fertigen Linse entsprechen. Um die Linse fertigzustellen, wird der Rohling 40a in eine geeignete Auslauglösung 58, siehe die Figur 6, ausreichend lange unter Entfernen beider Schichten des schützenden Glases 30 eingetaucht. Wie weiter oben erläutert, verhindert das schützende Glas 30 eine Verunstaltung der Oberfläche des Hauptlinsenglases 22 während der erfindungsgemäßen Herstellung der Linse, und nach dem Entfernen von der Linse kann die darunterliegende geschützte Oberfläche ophthalmisch angewandt werden,
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IbIb558
ohne daß es erforderlich wird eine weitere Verarbeitung vermittels Schleifen und/oder Plieren durchzuführen.
Es versteht sich natürlich, daß das Entfernen der schützenden Schicht oder Schichten 30 des chemisch löslichen Glases bei beliebigen Fällen der Ausbildung entweder halbfertiger oder fertiger Linsen auch \erschoben werden kann bis alle Bearbeitungen der halbfertigen oder fertigen Linse abgeschlossen sind. Mit anderen Worten, im Zusammenhang mit dem Herstellen einer halbfertigen Linse kann das Schleifen und Polieren einer der Oberflächen derselben, z.B. die Oberfläche 14 der Linse 10 nach der Figur 1 und das abschließende Beschneiden der Kante oder Schleifen der Linse auf eine Form und Größe, wie sie für das Einsetzen in das Brillengestell erforderlich ist, zum Abschluß gebracht werden bevor eine Entfernung der schätzenden Schicht 30 erfolgt.
In dem Fall des Herstellens fertiger Linsen der in der Figur gezeigten Art können z.B. die schützenden Gläser 30 an den Rohlingen 40a an Ort und Stelle gehalten werden bis das Beschneiden der Kanten und die Schleifvorgänge zum Abschluß gebracht worden sind, die für die Vorbereitung der Linse zwecks Anordnen in dem Brillengestell angewandt werden.
Das Hauptglas 22 der Linsenrohlinge 40 und 40a wird in typischer Weise eine Dicke von mehreren Millimetern besitzen, während die schützenden Schichten des Glases 30 üblicher Weise lediglich einen Bruchteil einesMllimeters an Dicke besitzen. Diese Dimensionsangaben sind aber lediglich zur Erläuterung zu verstehen, und bei bestimmten Anwendungsgebieten des Erfindungsgegenstandes können diese Abmessungen jeweils in erheblicher Weise entweder zu- oder abnehmen. Weiterhin sind hier keine Einzelheiten angegeben worden bezüglich der Temperaturen, wie sie angewandt werden, um die Gläser 22 und 30 auf geeignete Viskositäten zu bringen zwecks Schwimmenlassen, Ziehen, Verschmelzen miteinander, Verformung unter dem eigenen Gewicht und/oder Pressen auf die Meniskusformen, da derartige Temperaturwerte von dem einschlägigen Fachmann leicht ausgewählt werden können auf der Grund-
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lage der speziellen ErwichungstenperaLuren der speziellen Gläser, wie sie für die Durchführung des Verfahrens ausgewählt werden. Bezüglich der Gläser 22 und 30 der oben beschriebenen Arten kann sich ein geeigneter Bereich der Arbeitstemperaturen auf angenähert 1050 bis 135O°C belaufen.
Das Auspressen und Schwimmeηlassen dieser Gläser wird in üblicherweise das Anwenden von Temperaturen erforderlich nachei, lie über dem angegebenen Bereich liegen. Das Ziehen und Verformen (Pressen) kann jedoch bei niedrigen Temperaturen als dem angegebenen Bereich zur Durchführung kommen.
Erfindungsgemäß wird es möglich in besonderer Weine das Schleifen und Polieren im Zusammenhang mit der Herstellung von halbfertigen und bestimmten fertigen ophthalmischen Linsen in Fortfall zu bringen und erfindungsgemäß werden weiterhin die Nachteile überwunden, wie sie mit den Oberflächenverunstaltungen verbunden sind, die nach dem Stand der Technik zwangsläufig bei herkömmlichen Verformungs- oder Heißpreßverfahren auftreten.
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ORIGINAL INSPECTED

Claims (10)

25ib558 Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Glasgegenstandes, der wenigstens eine fertiggestellte Oberfläche mit ophthalmischer Qualität aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
a) Ausbilden einer ersten Schicht des Glases der Art, die in dem Gegenstand vorliegen soll, wobei diese erste Schicht wenigstens die Länge, Breite und Dicke aufweist, die in dem Gegenstand angestrebt werden;
b) wenigstens eine Seite der ersten Schicht des Glases mit einer zweiten relativ dünnen Schicht eines entfernbnren Glases während einer Ausbildungsstufe der ersten Schicht überzogen und die Überzugsschicht des Glases an der Grenzfläche mit der ersten Schicht des Glases verschmolzen wird, wobei die Kombination der Glasschichten die Vorform des Gegenstandes darstellt;
c) diese Vorform in einem derartigen Maß an Präzision flachgemacht wird, daß sich eine Oberfläche ophthalmischer Qualität auf der ersten Glasschicht benachbart zu der Abdeckschicht ausbildet;
d) ein Hitzeerwichen und Verformen wenigstens eines Teils der Vorform aufwenigstens die angenäherte angestrebte Form des Gegenstandes erfolgt, und
e) die Abdeckung des Glases von dem Teil der Vorform entfernt wird unter Freilegen der darunterliegenden Oberfläche der ersten Glasschicht, wobei die darunterliegende Oberfläche die fertige Oberfläche des Gegenstandes darstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß die erste Glasschicht dadurch hergestellt wird, daß die Bestandteile derselben fließfähig gemacht werden und eine Schicht desselben auf eine Masse eines verflüssigten Mediums fließengelassen wird, auf dem das Glas schwebt oder schwimmt, sowie sodann ein Ziehen über und weg von der Masse erfolgt, wobei das Flachmachen durch die Bewegung der Glasmaterialien über die Masse des schwebenden Mediums erfolgt.
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9 c ί U1 - t, ρ - 19 -
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Glasschicht mit der zweiten Glasschicht dadurch bedeckt wird, daß eine Menge des zweiten Glases auf die erste Schicht kontinuierlich aufgebracht wird, während die erste Schicht schwebend über die Masse geführt und von derselben abgezogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweiteGlas ursprünglich in Form einer Fritte vorliegt, die Fritte über die erste Glasschicht verteilt wird, während die erste Schicht schwebend über die Masse geführt und von derselben abgezogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Flachnachen der Vorform den Arbeitsschritt eines Walzens der Kombination aus den ersten und zweiten Glasschichten einschließt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht der Vorform aus einem starren Glasstück der in dem Gegenstand angestrebten Art ausgebildet wird, sowie die zweite Glasschicht aus wenigstens einem weiteren Glasstück gebildet wird, das mit dem ersten Stück zusammengesetzt wird, die Vorform durch die Arbeitsschritte eines Erhitzens und Ausziehens der Anordnung aus den ersten und zweiten Glasstücken unter Ausbilden einer verkleinerten Querschnittsgröße gebildet wird, sowie die erhitzte und ausgezogene Anordnung auf die angestrebte flachgemachte Konfigurration der Vorform gewalzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Seite der ersten Glasschicht dadurch b.edeckt wird, daß ein Glasdampf auf die erste Schicht gerichtet wird zwecks Kondensatioen aus derselben als die zweite Schicht, wodurch die Vorform ausgebildet wird.
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2 b 1 υ 5 5
8. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Wärmeerweichen und Verformen des Teils der Vorform ein Abschneiden dieses Teils von der Vorform zur Ausführung kommt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abdeckende Glasschicht dadurch entfernt wird, daß die Schicht der Einwirkung eines chemischen Auslaugemediums ausgesetzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als herzustellender Glasgegenstand eine Linse vorgesehen ist, sowie das Wärmeerweichen und Verformen wenigstens eines Teils der Vorform auf eine Meniskuskonfiguration erfolgt.
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Leerseite
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